作者：何智1 高超1 高永（yǒng）衛1 王（wáng）三俊（jun4）2 王（wáng）廣軍3
（1.西北工業大學；2.西安交（jiāo）通大（dà）學能動學院；3.陝西鼓風機(集團)有限公司）
某工業大學NF-6風洞是一座增壓連續式超聲速回流（liú）風洞。風洞為水平布（bù）置，馬赫數為0.25~1.2，試驗雷諾數為15×10的6次方~23×10的6次方，Z大工作壓力（lì）為0.55MPa。風洞選用的AV90-2軸（zhóu）流壓縮機是由陝西（xī）鼓風機有限公司（sī）為（wéi）NF-6風洞專門設計的，是我國台國產化風洞專用軸流壓縮機。壓縮機進氣壓力為（wéi）0.1~0.55MPa，進氣溫度-20~55℃。
AV90-2軸流壓縮機主要由進氣段、葉片承缸、排氣段、調（diào）節係統（tǒng）及轉子（zǐ）等組成。由於采用軸向進、排氣結（jié）構形式，使得壓縮機軸承座隻能處於流道內部。壓縮機（jī）軸承采用滾動軸承，因軸徑大、轉速高，所以（yǐ）機組（zǔ）軸承采用噴油潤滑。潤滑油從殼（ké）體側麵的筋板（bǎn）進入軸承座，再從下麵的回油（yóu）孔排出。在調試階段，壓縮機曾多（duō）次出（chū）現軸承座（zuò）多處（chù）漏油故障。
（1）壓縮機轉子兩軸承（chéng）座漏油問題
AV90-2軸流壓縮機（jī）在進氣和排氣端分別（bié）設計有軸端密（mì）封，形（xíng）式為迷（mí）宮式密封（fēng）。密封片鑲在軸上，其數量由計算確（què）定，密封間隙的大小（xiǎo）可通過調整密封套圓周上的調整塊來實（shí）現。在轉子進氣端的軸承座兩側各設（shè）計一件油封。排氣端軸承座一側也設計（jì）有一（yī）件油（yóu）封。在調試期（qī）間，壓（yā）縮機進油壓力（lì）設計為0.15MPa（軸承潤滑要求的油壓）；壓縮機轉速設定為1500r/min（壓縮機（jī）額定轉速為2200r/min）。當風洞（dòng）進行（háng）常壓（yā）試（shì）驗時，發（fā）現壓縮機兩端洞體內有大量油液，AV90-2軸流（liú）壓縮機轉（zhuǎn）子上也有大量油液。經檢查發（fā）現軸承潤滑油主要是通過轉子兩端的迷宮式密（mì）封泄漏的。當（dāng）往風洞內輸入的空氣壓力為0.20MPa時，聯軸器處潤滑油外漏嚴重，並且隨著輸入空（kōng）氣壓力的增大，泄漏量也隨之增大。同時還（hái）發現回流的潤滑油中混有大量空氣，且回油流量也很小。
AV90-2軸流壓縮機為NF-6風洞的關鍵設備，如（rú）果壓縮機軸承漏油，一方麵油滴會隨高速的氣流一起高速運動，有可能損壞試驗物和損壞（汙染）風洞設施；另一方麵油（yóu）液還會（huì）改變（biàn）空（kōng）氣介質的成分，從（cóng）而影響試驗結果。如果迷宮式密封泄漏量大，氣（qì）體由於軸承座泄漏就會使軸流壓縮機的流量降低；同時隨著軸承座（zuò）內（nèi）氣體壓（yā）力的增高，還會使進、回油（yóu）困難，進而影響軸承潤滑，加速軸承磨損。
（2）原因分析
經過對壓縮機進行拆（chāi）卸檢查，發現壓縮機漏油主（zhǔ）要由以下原因引起：
1）壓縮機（jī）轉子兩端軸承座上的回油（yóu）孔和缸體上的回油孔不同心，同時回油孔（kǒng）徑太小，可能導致回（huí）油（yóu）不暢通，致使軸承座內大量積（jī）油。這主要是零是零件（jiàn）設計及加工工藝方麵的問題。
2）AV90-2軸（zhóu）流壓縮機（jī）進、排氣端、軸端密封效果不理想。迷宮式密（mì）封是利用節流降壓來減少流體的泄漏量，其優點：非接觸式、使用壽命長、結構簡單。缺點：泄漏量大。單（dān）就迷宮式密封本身來說，它（tā）無法實現完全密（mì）封和零泄漏。
3）常壓調試階段，空氣高速（sù）流動，軸承（chéng）座外（wài）形成負壓，因此軸承座內的積油（yóu）從迷宮式（shì）密封泄漏到（dào）轉子及洞體內（nèi）。
4）加壓調試階段，由於使用迷宮式密封（fēng）會產生（shēng）不可避（bì）免的（de）氣體泄漏，進而使軸承座內聞憋壓，則會造成進、回油困（kùn）難。聯軸器處潤滑油外漏，主要是由於軸承箱回油不暢和軸承座憋壓引起（qǐ）的。
（3）解決方案（àn）
1）將壓縮機轉子兩端軸承座與相應（yīng）缸體配鑽，並將回油孔同Φ20擴為Φ30，將回油管路相應地加大，清理幹淨加工後的鐵屑及焊渣，使回油（yóu）暢通。
2）對壓縮機進、排（pái）氣端的軸端密封形（xíng）式進行改換，以提高密封效果。
減少氣體泄漏量，從而減少（shǎo）因泄漏氣體對進、回油的影響。有以（yǐ）下四種形式的密封可供選擇：碳環密封、浮（fú）環密封、雙端（duān）麵機械製係統複雜、造價高及使用壽命短等問題（tí）。若將原密封改為雙端麵機械密封或幹氣密封，雖然密封效果好，但存在壓縮機結構改動過大，零件加工數（shù）量多，購買（mǎi）密封體費用高的問題。為了克服迷宮式密封泄漏量大的缺點，可以使用小間隙的碳環（huán）密封。碳環密封的優點：密（mì）封（fēng）為幹運轉，不需要（yào）潤滑劑來潤滑，同時因沒有旋轉組（zǔ）件安裝在軸（zhóu）上，因此也不會產生附加（jiā）的軸振動，由於徑向間隙很小，其泄漏量與普通的迷宮（gōng）式密封相比（bǐ）要少很多，不到迷宮式密封泄漏量的1/10。如（rú）果再使密封齒與密封環實現零（líng）間隙，甚至還可達零（líng）泄漏。同時對（duì）改造AV90-2壓縮機軸（zhóu）承潤滑密封係統而言，壓縮機（jī）結構也無需大的改（gǎi）動，隻需在原有密封套上（shàng）增加密封環即可。考慮到這幾種密封方（fāng）式的優缺點和實施的可（kě）行性，Z終確定了（le）在壓縮機、轉子進、排氣端的密封套上各加3道碳（tàn）環密封圈的方案。碳環加工前，需精測轉子相（xiàng）應的密封齒、精（jīng）加工碳環密（mì）封。使密封齒與密封環（huán）盡量實現零間隙（xì）。
（4）改善效果
在對AV90-2軸流壓縮機軸（zhóu）承潤滑密封係統改造後，進行了NF-6風洞調試。同樣設定壓縮機進油壓力為0.15MPa，壓縮轉（zhuǎn）速為1500r/min。首先在常壓狀況下使壓縮機空（kōng）運轉（zhuǎn），然後向風洞內輸入壓力為0.05~0.20MPa的（de）空氣（輸入空氣的壓力（lì）由小到大依次遞增，壓力每升（shēng）高0.05MPa，均對壓縮（suō）機進行檢查，每一階段運轉5min）。結果表明：AV90-2軸流壓縮機運轉（zhuǎn）正常，潤滑油回油通暢，軸承回油溫度均低於正常工（gōng）作溫度的允許值，軸流壓縮機主軸的振動值也滿足了（le）設計要求，冷油器出口油溫低於40℃。AV90-2軸流壓縮機轉及其周圍（wéi）風洞內壁均無（wú）油跡，聯（lián）軸器處無（wú）潤滑油泄漏。
來源：《風機技術》 2005年04期
